Catalytic Wet Oxidation of Paper Mill Debarking Water
Anang, Daniel Adjah (2008)
Tiivistelmä
The objective of the research was to study the influence of temperature, oxygen pressure, catalysts loading and initial COD concentration of debarking wastewater on the pollutants during the catalytic oxidation. More importantly, how the addition of catalyst affects the wet oxidation process.
The whole work was divided into two main sections, theoretical and experimental parts. The theoretical part reviews the pulp and paper industry from wood processing to paper production as well as operations that generate wastes. Treatment methods applicable for industrial pulp and paper mill effluents were also discussed. Wet oxidation and catalytic wet oxidation processes including mechanism, reactions, kinetics and industrial applications were previewed.
In the experimental part, catalytic wet oxidation process were studied at 120-180°C, 0-10 bar oxygen pressure, 0-1 g/L catalyst concentration and 1000-3000 mg/L initial COD concentration. Responses, such as Chemical oxygen demand (COD), Total organic carbon (TOC), colour, lignin/tannin, Biochemical oxygen demand (BOD) and pH were measured.
In the experiment, the best conditions occurred at 180°C, 10 bar, l g/L catalyst concentration and 3000mg/L initial COD. At these conditions; 74% COD, 97% lignin/tannin, 54% TOC, 90% colour were removed from the wastewater. pH was greatly reduced from 7 to 4.6. Lignin/tannin was removed most. Lignin/tannin showed linear dependency with colour during oxidation. Temperature made the most impact in reducing contaminants in debarked wastewater. Työssä tutkittiin lämpötilan, hapen osapaineen, katalyytin määrän sekä epäpuhtauksien COD-pitoisuuden vaikutusta kuorimojäteveden puhdistukseen katalyyttisella märkähapetuksella. Erityisesti tutkittiin katalyyttimäärän vaikutusta märkähapetusprosessissa.
Työ koostuu sekä teoreettisesta että kokeellisesta osiosta. Teoriaosiossa tarkasteltiin massa- ja paperiteollisuuden prosesseja aina puuraaka-aineen käsittelystä paperin valmistukseen saakka sekä näistä prosesseista aiheutuvien jätevesien muodostumista ja jäteveden puhdistusmenetelmiä. Työssä tarkasteltiin erityisesti märkähapetusta ja katalyyttistä märkähapetusta, hapetusmenetelmien mekanismeja, reaktioita, reaktiokinetiikkaa ja teollisia sovelluksia
Kokeellisessa osiosta tutkittiin kuorimojäteveden katalyyttistä märkähapetusta 120-180°C lämpötiloissa, 0-10 bar:n paineissa katalyytin määrän ollessa 0-1 g/L. Kuorimojäteveden COD-pitoisuudet vaihtelivat 1000-3000 mg/L. Puhdistetusta kuorimovedestä analysoitiin kemiallinen hapenkulutus (COD), orgaanisen hiilen kokonaispitoisuus (TOC), väri, ligniini/tanniini-pitoisuus, biologinen hapenkulutus (BOD) ja pH.
Parhaat koetulokset saavutettiin olosuhteissa, jossa lämpötila oli 180°C, hapen osapaine 10 bar, katalyytin määrä 1 g/L ja kuorimoveden COD-pitoisuus 3000 mg/L. Näissä olosuhteissa kuorimojäteveden COD väheni 74%, ligniini/tanniini¬pitoisuus 97%, TOC 54% ja väri 90%. pH laski prosessin aikana 7 — 4.6. Ligniini/tanniini-pitoisuus laski prosessin aikana eniten. Hapetuksen aikana ligniini/tanniini-pitoisuuden havaittiin olevan lineaarisesti riippuvainen veden väristä. Lämpötilalla oli suurin vaikutus epäpuhtauksien poistumiseen kuorimojätevedestä.
The whole work was divided into two main sections, theoretical and experimental parts. The theoretical part reviews the pulp and paper industry from wood processing to paper production as well as operations that generate wastes. Treatment methods applicable for industrial pulp and paper mill effluents were also discussed. Wet oxidation and catalytic wet oxidation processes including mechanism, reactions, kinetics and industrial applications were previewed.
In the experimental part, catalytic wet oxidation process were studied at 120-180°C, 0-10 bar oxygen pressure, 0-1 g/L catalyst concentration and 1000-3000 mg/L initial COD concentration. Responses, such as Chemical oxygen demand (COD), Total organic carbon (TOC), colour, lignin/tannin, Biochemical oxygen demand (BOD) and pH were measured.
In the experiment, the best conditions occurred at 180°C, 10 bar, l g/L catalyst concentration and 3000mg/L initial COD. At these conditions; 74% COD, 97% lignin/tannin, 54% TOC, 90% colour were removed from the wastewater. pH was greatly reduced from 7 to 4.6. Lignin/tannin was removed most. Lignin/tannin showed linear dependency with colour during oxidation. Temperature made the most impact in reducing contaminants in debarked wastewater.
Työ koostuu sekä teoreettisesta että kokeellisesta osiosta. Teoriaosiossa tarkasteltiin massa- ja paperiteollisuuden prosesseja aina puuraaka-aineen käsittelystä paperin valmistukseen saakka sekä näistä prosesseista aiheutuvien jätevesien muodostumista ja jäteveden puhdistusmenetelmiä. Työssä tarkasteltiin erityisesti märkähapetusta ja katalyyttistä märkähapetusta, hapetusmenetelmien mekanismeja, reaktioita, reaktiokinetiikkaa ja teollisia sovelluksia
Kokeellisessa osiosta tutkittiin kuorimojäteveden katalyyttistä märkähapetusta 120-180°C lämpötiloissa, 0-10 bar:n paineissa katalyytin määrän ollessa 0-1 g/L. Kuorimojäteveden COD-pitoisuudet vaihtelivat 1000-3000 mg/L. Puhdistetusta kuorimovedestä analysoitiin kemiallinen hapenkulutus (COD), orgaanisen hiilen kokonaispitoisuus (TOC), väri, ligniini/tanniini-pitoisuus, biologinen hapenkulutus (BOD) ja pH.
Parhaat koetulokset saavutettiin olosuhteissa, jossa lämpötila oli 180°C, hapen osapaine 10 bar, katalyytin määrä 1 g/L ja kuorimoveden COD-pitoisuus 3000 mg/L. Näissä olosuhteissa kuorimojäteveden COD väheni 74%, ligniini/tanniini¬pitoisuus 97%, TOC 54% ja väri 90%. pH laski prosessin aikana 7 — 4.6. Ligniini/tanniini-pitoisuus laski prosessin aikana eniten. Hapetuksen aikana ligniini/tanniini-pitoisuuden havaittiin olevan lineaarisesti riippuvainen veden väristä. Lämpötilalla oli suurin vaikutus epäpuhtauksien poistumiseen kuorimojätevedestä.